天然物生合成経路の発見とエンジニアリングのための計算機ツール

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iScience.2020 Jan;23(1):100795. S2589-0042(19)30541-3. doi: 10.1016/j.isci.2019.100795.Epub 2019-12-27.

天然物生合成経路の発見とエンジニアリングのための計算機ツール

Computational Tools for Discovering and Engineering Natural Product Biosynthetic Pathways.

Hengqian Ren
Chengyou Shi
Huimin Zhao

PMID: 31926431 PMCID: PMC6957853. DOI: 10.1016/j.isci.2019.100795.

抄録

天然物（NP）は、二次代謝物としても知られており、細菌、真菌、植物で生産されています。天然物は、抗菌剤、抗真菌剤、抗がん剤の豊富な供給源となっています。DNA 配列決定技術とバイオインフォマティクスの最近の進歩は、前例のない構造的および生物学的特徴を与えるかもしれない多数の NP を合成するための自然の偉大な可能性を明らかにしました。しかし、ゲノムマイニングによる新規な生理活性NPの発見は未だに困難な状況にあります。さらに、興味深い生理活性を有していても、多くのNPは生産性が低いため、実用化には限界がある。ここでは、生理活性を有するNPを効率的に発見するためのバイオインフォマティクスツールの開発の進展について議論する。さらに、医薬品として重要なNPの生産性を最適化するための計算手法を紹介する。

Natural products (NPs), also known as secondary metabolites, are produced in bacteria, fungi, and plants. NPs represent a rich source of antibacterial, antifungal, and anticancer agents. Recent advances in DNA sequencing technologies and bioinformatics unveiled nature's great potential for synthesizing numerous NPs that may confer unprecedented structural and biological features. However, discovering novel bioactive NPs by genome mining remains a challenge. Moreover, even with interesting bioactivity, the low productivity of many NPs significantly limits their practical applications. Here we discuss the progress in developing bioinformatics tools for efficient discovery of bioactive NPs. In addition, we highlight computational methods for optimizing the productivity of NPs of pharmaceutical importance.